沪芦高速公路桥梁铰缝维修的质量控制

郑海建

（上海浦江桥隧运营管理有限公司，上海 200023）

0 引言

目前，桥梁铰缝的损坏在桥梁使用寿命期内普遍存在。桥梁铰缝可以说是桥梁上部受力构件中的一个薄弱构件，又是一个重要构件。如果铰缝损坏得不到及时合理的维修，那么在轮迹带下的板梁就会形成单梁受力，重度下挠，任其发展就会相继出现梁底裂缝、受拉钢筋锈蚀，最终梁板断裂，造成安全事故。所以，桥梁铰缝损坏一经发现就要及时、合理地进行维修，以恢复其构件结构受力功用。因此维修施工中的质量控制就非常重要，因为维修质量得不到合理控制，不仅会导致人、材、机和经费的浪费，还会掩盖隐患的存在，拖延病害的解决，最终会酿成更为严重的安全事故。本文就铰缝维修质量控制点结合实例展开叙述与探讨。

1 背景概况

上海市属沪芦高速公路，K27+500～K69+809，代号 S2，是上海市主城区、浦东新区北片连接中国（上海）自由贸易区临港新片区及洋山深水港的一条陆上主要高速通道，北接外环与迎宾高速，南接东海大桥。道路北段 2+1 车道，南段 3+1 车道，主线桥梁 53 座，其中三特桥梁（特大大桥、特长大桥、特殊结构桥梁）2 座，小桥 8 座，中桥 35 座，大桥 8 座。自 2004 年建成开通以来，经管养单位长期观察总结，桥梁铰缝损坏情况多发生在中小桥，且以非预应力桥梁最为严重，例如北一灶港桥、蒋家南界沟桥、西横河桥和海潮机口桥均发生过多次多条铰缝严重损坏的情况。而对桥梁铰缝损坏情况进行上行（右幅）与下行（左幅）对比，可以看出以主线上行（上海市区往东海大桥）比下行（东海大桥往市区方向）更为频繁和严重。通过运营数据统计可以得出，上行方向满载、重载车辆多，且超载车辆比例非常高，重载运输对桥梁铰缝使用寿命形成严重的威胁。

为了避免铰缝损坏后，导致板梁单梁受力，且相应梁体重度下挠后板底开裂，在路面雨水下渗的影响下发生梁底受拉钢筋锈蚀，严重威胁板梁的使用寿命和桥梁上部结构安全，故铰缝损坏一经发现就必须及时进行维修，恢复铰缝的防水功能、结构受力功能，而铰缝维修除及时性外，维修的质量就成了重中之重。下面就桥梁铰缝维修施工过程中的质量控制过程结合沪芦高速海潮机口引水河桥的铰缝维修实例进行表述与探讨。

2 维修施工过程的质量控制

海潮机口引水河桥桥梁位于 S2 沪芦高速公路 2+1 车道段，公路里程桩号 K55+238～K55+268，为3 跨钢筋混凝土简支梁桥，跨径组合为 10.0 m+10.0 m +10.0 m=30.0 m。桥梁分为上下行两幅，桥面全宽24.0 m。上下行两幅桥梁上部结构均由 12 片钢筋混凝土空心板梁组成，下部结构为扶壁式桥台、柱式桥墩。主梁下设置板式橡胶支座。桥面铺装为沥青混凝土铺装，1#墩顶设置型钢伸缩缝，其它墩（台）顶位置为桥面连续。该桥设计荷载等级：汽车-超 20 级，挂车 -120。下面结合该桥梁第 1 跨第 6#、7# 铰缝的维修对各工序质量控制点进行分析。

2.1 维修施工前的准备工作

2.1.1 铰缝维修方案的编制

海潮机口引水河桥铰缝的损坏情况，经现场观察，发现上行桥面 2 号车道第一跨左轮迹带存在纵向开裂（见图 1），铰缝渗水严重，水渍面积覆盖梁 底（见图2），6# 板梁下挠幅度较大（3～5 cm），判定桥梁 1 跨 6#、7# 铰缝损坏严重。管养单位决定立即编制专项维修方案，采用凿除损坏的铰缝混凝土，植入加固铰缝钢筋的施工方案。

图1 桥面纵向开裂

图2 铰缝渗水

铰缝维修施工是桥梁日常养护工作中一项常规的维修工作，也是一项关系桥梁结构安全的重要维修施工作业。为了确保维修质量达到维修目的、符合 JTGH 11－2004《公路桥涵养护技术规范》等规范的要求，维修施工方案是重要的事前规划与事中控制依据，因此必须认真、仔细、科学、严谨地编制铰缝维修施工方案。方案编制完成后须按照流程进行审核和审批，通过审批后才能落实于施工过程中，施工时必须严格按照施工方案的工艺、方法和流程进行施工。

编制铰缝维修方案前，须根据现场观察情况，判断铰缝的损坏程度，从而制定合理的维修施工工艺与方法。板梁底铰缝渗水是判定铰缝损坏的主要依据，再结合桥面的面层纵向裂缝、龟裂、坑塘和重车经过板梁的下挠幅度等病害，基本可以判定铰缝的损坏严重程度。判定损坏程度后，根据桥梁设计、规范等文件再编制合理的施工方案，选择合理的、经济可行的施工工艺与方法。

2.1.2 施工队伍的选择

编制完成维修施工方案后，就应考察、选择和安排合适的专业队伍进行维修施工。

一个经验丰富、专业的施工队伍是保质保量完成维修任务的重要保证。合格的施工队伍不仅能够更好地把握现场施工状况，还可以根据现场病害情况结合自身的施工经验提出更为合理的维修施工工法和工艺。另外，还要向施工班组做好维修施工的技术交底和安全技术交底工作，这些都是能够确保维修质量达标的重要保证。

2.2 铰缝维修材料的质量控制

选择好施工工艺、施工方法，施工方案经审批和确定施工队伍后，维修使用的材料就是质量控制的一个关键点。本次桥梁铰缝维修材料主要涉及铰缝植筋用的钢筋、铰缝修补用的高强混凝土、铺装层混凝土和钢筋网片、防水材料、沥青面层等。

2.2.1 植筋钢筋和植筋胶

本次铰缝维修新增植筋采用铰缝钢筋HRB 400 φ10@150 mm，使用 A 级植筋胶，以满足强度与稳定性要求。

根据面层打开情况判断，若原板梁铰缝钢筋有锈蚀、断裂等情况的，须植入新的钢筋，以加强铰缝钢筋与铺装混凝土的粘结力。新植入的钢筋要求主要包括选用的钢筋规格符合设计规范要求、经过有资质的检测单位检测合格且有合格报告、有齐全的出厂证明文件且在有效期内、钢筋经过现场监理或管理人员目视检查合格、植筋下料长度符合要求。

植筋胶须符合规范要求、在质保有效期内、相关证明文件齐全有效、有足够的粘度和固化后的强度、有操作说明和环保处理说明。

2.2.2 铰缝及铺装层混凝土

本次铰缝与铺装层混凝土为减少施工难度和保证施工质量，均采用早强快速 C50 钢纤维混凝土，混凝土内掺 50 kg/m3铣削式钢纤维和早强剂，骨料粒径应≤20mm，抗渗等级 P8 级。

铺装层混凝土一般采用商品混凝土，但是在高速公路养护维修中要考虑到时效性，多使用快硬早强混凝土浇筑以达到尽早开放交通的要求。快硬早强水泥除了一般混凝土的要求外，还要求早强剂等添加材料符合要求，并采用细骨料，以免粒径过大减弱铺装 层（厚 8 cm）的强度。

铰缝混凝土一般使用高强商品混凝土（C 50），要求使用的混凝土拌和材料符合强度、配合比、最大最小粒径和级配等要求。对于铰缝维修使用的少量混凝土也可以采用自拌的方式，自拌过程要注意配合比、水灰比、粒料与级配的控制。

2.2.3 钢筋网片

海潮机口引水河桥，经打开结构层后发现，铰缝钢筋已经严重锈蚀，部分铰缝钢筋已经断裂。需要新植加强筋，选用铰缝钢筋 HRB 400φ10@100 mm，每根下料55cm 长。钢筋网片使用 HRB400Φ16@100 mm×100 mm 钢筋网的纵向钢筋。钢筋进场前均验证了相关证明资料，并提前随机送样检测合格。

钢筋网片使用的钢筋符合规范要求，并经有资质检测单位检测合格，出厂证明文件齐全有效，使用时经现场检视合格。有锈迹的钢筋需除锈合格，且除锈后的钢筋横截面不小于规范要求。对植筋用的钢筋，下料长度是重要的质量控制点，过短的下料长度会影响植筋深度以及钢筋与混凝土粘结力。

2.2.4 防水材料

此次使用的防水材料为道桥用纤维增强型聚合物改性沥青防水涂料，符合 JC/T 975－2005《道桥用防水涂料》和 CJJ 139－2010《城市桥梁桥面防水工程技术规程》，并同时满足下列技术指标（见表 1）。

防水材料可以采用膜材料或者卷材，材料同样须符合规范要求，并且有相应的齐全有效的证明文件。防水层材料需有较好的防水、粘结、密贴能力和足够的有效寿命期，且应与桥面沥青面层相匹配，能满足承受桥梁动荷载时的抗压、抗拉、抗裂等要求。在环境条件 -15 ～ 80 ℃ 范围内，仍能满足以上要求。同时，在经受沥青混凝土层摊铺高温后，不影响其长期耐久使用性能。

表1 纤维增加型聚合物改性沥青防水涂料技术指标

2.2.5 面层沥青材料和粘层油

此次桥面沥青面层为一层式 6 cm 改性 SMA-13 混合料，该混合料技术指标要求如表 2 所示。

表2 改性 SMA-13 混合料技术指标

粘层油采用 PCR 改性乳化沥青，用量为0.3～0.6 L/m2，其技术指标要求如表 3 所示。

面层沥青材料与原路面沥青材料相同或相近、有合理的级配和配合比、进场时材料温度符合摊铺要求、送货材料齐全有效、经现场目检合格方可使用。沥青混合料可以采用厂拌沥青，在拌和、运输、摊铺及碾压温度时需严格按照规范要求控制。拌制好的沥青混合料应色泽一致，无成块油团。对明显花白、粗细粒料分离、结块成团、枯焦干散，以及出厂温度超过范围或送到工地时温度低于规定的混合料，均不得使用。

2.3 铰缝维修现场施工质量控制

现场施工过程中，各施工工序、施工方法须得当，且符合规范文件要求，才能保证维修的质量和使用的耐久性。下面就各施工工序分项表述各质量控制过程。

2.3.1 面层和铺装层开挖、凿除和清理

此次维修的铰缝为相邻铰缝，两条铰缝间和外侧50 cm 的面层与铺装层及铰缝混凝土全部凿除，沥青面层外缘比铺装层外扩 15 cm。

原有桥面铺装损坏的地方需要切割面层、破碎、凿除和清理，为了减少凿除桥面铺装层混凝土对板梁的损伤，建议尽量采用人工凿除的方法施工，配合以空压机进行清除，以保证原有桥面铺装混凝土清除干净。

面层切割要求形成矩形，切割整齐、直线、直角，切割深度一般为 4 cm。切割面层时，注意每边比下层外扩 15 cm，以便后续铺装时形成台阶状搭接区域。

破碎、凿除混凝土过程中，注意保护原有的钢筋，切割、凿除板梁及两侧铰缝上方的混凝土铺装层，将铰缝内损坏的混凝土凿除，并将空心板梁顶及铰缝部位的杂物清除，用高压水枪清洗。混凝土铺装层的切割范围为铰缝两侧各 50 cm，切割深度为 1.5 cm，保证不伤及原铺装钢筋，须将钢筋上粘结的混凝土清除干净。然后将坑槽内的垃圾清扫干净，合适的条件下可以用空压机吹除干净。

凿除边梁铰缝混凝土前应做好相应的边梁防倾覆措施。

表3 改性乳化沥青技术指标

2.3.2 空心板侧面铰缝处及顶面凿毛处理

此次维修须将铰缝处混凝土凿除干净，浇筑时可以用吊底板的方式解决混凝土下漏的问题。

铰缝处新老混凝土结合面处理对保证新老混凝土整体受力、共同工作具有重要作用。老混凝土结合面凿毛，形成 2～5 mm 自然凹凸粗糙面或用机械刻槽形成粗糙面，并彻底清除干净。施工时不能损坏板梁结构，不应有局部光滑面。

2.3.3 设置桥面铺装钢筋及植入筋

此次铺装层的单层钢筋网片使用的钢筋应事先切割下料，再运至现场进行焊接接长，并一次性铺设到位，间距 10 cm 的网格，每个交叉点用铁丝绑扎牢固，相邻绑扎点形成“八”字。

本次能够利用的原铰缝钢筋须保留使用，锈蚀严重或断裂的需割断清除干净。保留的钢筋长度≥30 cm长搭接连接或≥15 cm 长单面焊接连接。钻孔深度＞15 cm，钻孔直径大于植筋 3～5 mm。将孔内残渣吹净后，灌入植筋胶，灌满灌实，然后插入植筋（见图 3），待胶水凝固后再做下一道工序。

图3 铰缝植筋维修示意图（单位：mm）

原则保留原有铰缝钢筋的同时，需在板梁铰缝处重新植入钢筋，以提高铰缝处的受力性能。植筋钢筋规格须符合规定，植筋深度满足方案要求，使得桥面铺装混凝土与铰缝内的混凝土能够共同受力，以提高铰缝抗剪能力，保证板梁的横向受力体系能够正常发挥作用。新老铰缝钢筋必须弯折在上层桥面铺装钢筋上面，有条件的应与桥面铺装横向钢筋焊接。若植入铰缝钢筋时遇到原有板梁钢筋无法植入，适当调整植入钢筋的位置。植入钢筋的植入位置应在腹板中，不得打穿顶板至空心部位。孔内注胶前应清孔，确保孔干燥无尘。植入钢筋后植筋胶应适当溢出表面，以保证钢筋牢固不松动，植筋 24 h 后且达到植筋胶固化后方可进行下道工序。

2.3.4 浇筑铰缝及桥面铺装混凝土

钢筋网片和植筋完成后，浇筑混凝土。本次铰缝与铺装层均使用早强快硬混凝土浇筑，待混凝土浇筑完成3 h后，检测混凝土硬化强度，达到标准值 80 % 后进入下一道工序。

浇筑混凝土的顺序为先浇筑铰缝混凝土，振捣密实后，再浇筑铺装层的混凝土。浇筑桥面及铰缝混凝土时，须做到在无车辆通行的条件下进行浇筑，以确保混凝土的浇筑质量。铰缝混凝土一般混凝土铺装层厚度与原铺装层厚度相同，去除混凝土表面浮浆，使混凝土表面粗糙度为 0.5～1.0 mm。混凝土强度不小于 80 %后，清干净其表面，可以进行防水层作业。

2.3.5 防水层施工

此次防水层使用纤维增强型聚合物改性沥青防水涂料，涂布时均匀、满涂无空白，涂刷 3 遍以上，厚度≥ 2 mm。

对混凝土表面先进行凿毛，或对新建混凝土事前表面拉毛处理，彻底清除混凝土表面浮浆、暴露细微龟裂纹并均匀增加基面粗糙度，显著提升铺装层上下层间粘结及抗剪强度。先清干净混凝土表面，找到表面缩裂、麻布、不平等缺陷，根据缺陷的实际情况可选用专用的混凝土修复材料，采用灌注、压注、找平等方法进行修复处理，消除隐患。有局部裂缝的，用防水砂浆灌缝。后续施工应在混凝土表面处理后尽快进行，以免处理后的表面被再次污染。采用专业防水涂料喷涂车辆喷洒纤维增强防水涂料，确保雾化程度高，喷涂面须均匀。防水层应喷涂 3 遍以上，厚度达到防水要求，喷涂时要避免被污染，防撞墙与桥面连接处向上喷涂 5 cm 以上，形成“凵”型的防水区域。喷涂过程中注意及时补涂不均匀处或被破坏处，没有鼓包或夹层现象。

2.3.6 沥青面层摊铺

本次面层施工为 6 cm 一层式改性 SMA-13 沥青，人工摊铺，滚筒式碾压机碾压成型，面层碾压完成后，待温度冷却至 50℃ 以下，开放交通前，使用宽式路面贴缝带将面层接缝贴严、贴满、贴实。

SMA 沥青摊铺时，各工序温度控制需满足：不得在气温低于 10 ℃，以及雨天、路面潮湿的情况下施工；拌和沥青混合料时温度控制在 190～220 ℃、运输时温度在 170～185 ℃，超过 190 ℃ 的要废弃；摊铺、碾压及终压时沥青温度分别不少于 165、150、90 ℃，开放交通时的路表温度不高于 50 ℃。因铰缝维修时沥青摊铺面积较小，要选择合理的压路机组合方式及初压、复压、终压的碾压步骤，若采用人工手推式碾压机械，要增加压实遍数，以达到最佳压实效果。压路机碾压须慢而均匀，行车路线及碾压方向不突变、不推移沥青料。未碾压成型的路段不允许压路机进行停留、调头、转向或加水等操作。施工质量控制指标主要有：平整度指数 IRI≤2.0 m/km（合格率 100 %），SMA-13 马氏密度压实度≥ 98 %，沥青路面渗水系数 SMA-13 要求≤50 ml/min（合格率 90 %），横向力系数 SFC≥50，构造深度 TD≥0.8。

3 结语

随着近年交通运输的发展，重载车辆越来越多，桥梁使用安全与使用寿命随之承受越来越多的压力。桥梁铰缝损坏是桥梁中的常见病害、多发病害，如果处理不及时或者处理不规范，不但不能达到维修修复的目的，还会对桥梁结构埋下较大的安全隐患，所以在桥梁日常养护工作中必须重视铰缝的检查与维修质量的控制，以确保桥梁的结构安全与交通运输安全。海潮机口引水河桥铰缝经维修后，渗水情况得到很好的解决，梁体横向联结重构完成，单梁受力下挠得到缓解，梁底裂缝在铰缝修复后进行了封闭，达到了本次铰缝维修的目的。